|
Vyučující
|
-
Futera Zdeněk, doc. RNDr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Kvantová mechaniky, vlnová funkce, elektronová hustota 2. Hartree-Fockovy rovnice a způsob jejich řešení 3. Hohenberg-Kohnovy teorémy, N a v-reprezentabilita 4. Kohn-Shamovy rovnice a způsob jejich řešení 5. Funkcionály hustoty (LDA, GGA, hybridní, rozsahově dělené, meta-GGA) 6. Popis molekulárních systémů, lokalizované báze 7. Popis pevných látek a povrchů, báze rovinných vln 8. Pseudopotenciály, jejich typy a použití 9. Energie, síly, ionizační potenciály a další vlastnosti 10. Optimalizace struktur, popis chemických reakcí, vibrační spektra 11. Born-Oppenheimerova a Car-Parrinellova molekulární dynamika 12. Časově závislý popis (TDDFT), excitované stavy, optická spektra 13. Limity DFT, multireferenční a mnohočásticové přístupy Teoretické přednášky jsou doplněny praktickým cvičením, kde se student seznámí s dostupnými DFT programy a naučí se základní simulační techniky založené na DFT (výpočet elektronických vlastností, band gap, ionizační potenciály, geometrická optimalizace struktur, molekulární dynamika, výpočet vibračních a optických spekter).
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Praktická výuka
- Účast na výuce
- 39 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 24 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Teorie hustotních funkcionálů (DFT) je v současné době nejrozšířenějším teoretickým a výpočetním přístupem pro popis molekulárních systémů, pevných látek, jejich povrchů i různých rozhraní. V tomto kurzu se posluchač seznámí jak s teoretickými základy DFT, tak s praktickými technikami, které se ve spojení s DFT často při výpočtech používají.
Posluchač se seznámí jak s teoretickými základy DFT, tak s praktickými technikami, které se ve spojení s DFT často při výpočtech používají. Absolvent kurzu by měl být schopen provést elementární výpočty vlastností molekulárních systému pomocí dostupného softwaru a rozumět výstupům těchto specializovaných programů.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládají se základní znalosti teoretické mechaniky (Lagrangeúv a Hamiltonův popis fyzikálních systému), nerelativistické kvantové mechaniky (postuláty, Schrodingerova rovnice a její řešení pro lineární harmonický oscilátor a atom vodíku) a matematiky pro fyziky (lineární algebra a diferenciální pocet)
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Pro získání zápočtu je nutná aktivní účast na cvičeních (max. 2 absence, plnění zadaných úkolů). Pro úspěšné složení zkoušky je potřeba prokázat alespoň rámcové pochopení vykložené látky (tj. znalost základních předpokladů, principů a aplikovatelnosti DFT) zodpovězením nejméně 70% položených otázek.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Burke, K. The ABC of DFT, Uni. of California, 2007. 2007.
-
Flolhais, C., Nogueira, F., Marques, M. A. L. A primer in Density Functional Theory, Springer, 2003. 2003.
-
Martin, R. M. Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods, Cambridge Uni. Press, 2008. 2008.
-
Marx, D., Hutter, J. Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods, Cambridge Uni. Press, 2009. 2009.
-
Parr, Robert G.; Yang, Weitao. Density-functional theory of atoms and molecules. 1st pub. Oxford : Oxford University Press, 1989. ISBN 0-19-509276-7.
|